Акустические системы (АС) со сдвоенными головками [1] заинтересовали в свое время немало радиолюбителей. Многие из них остановили свой выбор именно на таких АС и, судя по отзывам, довольны их звучанием. Интерес к сдвоенным головкам проявили и некоторые зарубежные фирмы. Например, в 1985 г. фирма "Jarho" рекламировала ряд новых АС, утверждая в рекламном проспекте [2], что их большая мощность и высокая верность воспроизведения при относительно небольших габаритах достигнуты благодаря применению сдвоенных головок. Однако отсутствие глубокого анализа и, главное, практических рекомендаций по конструированию АС с такими головками, а также появление в продаже современных низкочастотных компрессионных излучателей несколько снизили интерес радиолюбителей к сдвоенным динамическим головкам. Исследования последних лет позволили выявить новые достоинства этого вида излучателей. Кстати, оказалось, что его оптимальная конструкция та, в которой головки обращены диффузорами одна к другой, поэтому в дальнейшем речь пойдет только об этом варианте. Основные достоинства сдвоенной головки (по сравнению с одиночной) — более гладкая АЧХ, меньшие нелинейные искажения и меньший требуемый объем ящика акустического оформления. АЧХ сглаживается благодаря взаимному демпфированию головок, из которых составлена сдвоенная [1]. Каждая одиночная головка в пределах допускаемых отклонений имеет свою, обусловленную технологией производства, неравномерность АЧХ, поэтому частоты пиков и провалов на их АЧХ не совпадают. В сдвоенной головке часть этих пиков и провалов взаимно компенсируются.
Нелинейные искажения уменьшаются из-за
того, что сдвоенная головка (в отличие от
одиночной) представляет собой симметричную
электро-механоакустическую систему. По этой
причине сопротивление воздушной среды с ее обеих
сторон практически одинаково, обусловленное
конструктивными особенностями и свойствами
материала различие гибкости подвеса у головок
некоторых типов при движении диффузора вперед и
назад отсутствует. Наконец, асимметрия
распределения магнитной индукции в зазоре
магнитной системы, отрицательно влияющая на
уровень второй гармоники [3], в сдвоенной головке
не проявляется.
Конечно, существуют и другие способы снижения нелинейных искажений АС. Для уменьшения четных гармоник шведская фирма "Audio-Pro", например, в низкочастотном блоке AC B4-2000 устанавливает две (из четырех) низкочастотные головки магнитными системами наружу [3]. Однако рассредоточение излучателей порождает интерференцию звуковых волн и сужает диаграмму направленности АС. Фирма "Jamo" нашла более совершенное решение. В низкочастотном звене она применила одну мощную сдвоенную головку, поместив ее на горизонтальной доске (см. рис. 1, а), под которой расположен рупор, направляющий звук в сторону слушателя и согласовывающий механическое сопротивление подвижной системы головки с воздушной средой [4]. Что же касается объема ящика, то он уменьшается благодаря тому, что результирующая гибкость подвеса сдвоенной головки по сравнению с одиночной снижается вдвое. Масса же подвижной системы сдвоенной головки возрастает во столько же раз, поэтому частота основного механического резонанса не изменяется.
Для сохранения расчетной резонансной частоты сдвоенной головки в акустическом оформлении требуется ящик объемом, вдвое меньшим, чем для одиночной головки того же типа, что видно из следующих соотношений [4]: fя / fr = \/?cг / cя + 1; ся = 1,14V / D4эфф, где: fя и fr - резонансные частоты головки соответственно в ящике и открытом воздушном пространстве, cг и ся — гибкость подвеса головки и воздуха в ящике, V — объем ящика, D4эфф — эффективный диаметр диффузора. Поскольку значение D4эфф сдвоенной головки такое же, как и одиночной, для выполнения приведенных соотношений при уменьшении гибкости cг в 2 раза необходимо уменьшить гибкость ся, а следовательно, и объем V во столько же раз (по сравнению с двумя головками, установленными отдельно, объем уменьшится в 4 раза).
Казалось бы, увеличивая число головок, работающих на одно отверстие АС, можно еще в большей степени уменьшить ее габариты [5]. Однако на практике головки не удается сблизить настолько, чтобы их геометрические размеры не сказались на фазовых сдвигах звуковых волн, излучаемых крайними головками, В этом случае длина пути распространения звуковых волн от крайней внутренней головки до крайней наружной становится соизмеримой с длинами излучаемых волн, что в конечном счете приводит к вычитанию и искажению звуковых сигналов (вот почему нельзя сдваивать средне- и высокочастотные головки). Кроме того, снижение КПД в этом случае станет ощутимым.
Предлагаемая вниманию читателей АС представляет собой громкоговоритель-фазоинвертор с полезным внутренним объемом 50 л. В качестве низкочастотного излучателя применена сдвоенная головка, составленная из 6ГД-2, в качестве средне- и высокочастотного — соответственно 15ГД-11 и 6ГД-13. Сдвоенная головка установлена на наклонной доске (см. рис. 1, б), образующей вместе с боковыми и нижней стенками ящика рупор, который, по мнению автора, удачней направлен на слушателя, чем в АС фирмы "Jamo" (рис. 1, а). Кроме того, при таком расположении доски со сдвоенной головкой более рационально используется объем ящика, что позволило уменьшить габариты и массу АС.
Основные технические характеристики АС:
Номинальная мощность, Вт ............................................. 12
Паспортная мощность, Вт, не менее ............................... 30
Номинальное электрическое сопротивление, Ом........... 4
Номинальный диапазон частот, Гц............................30...18000
Благодаря применению высокоэффективных низкочастотных головок 6ГД-2 громкость звучания при сравнительно небольшой номинальной мощности (12 Вт) не уступает промышленным АС типа S-90 при подводимой к ним мощности 30 Вт. Что же касается качества звучания, то большинство слушателей отдает предпочтение описываемой ниже АС.
Принципиальная схема АС
(за основу взят разделительный фильтр, описанный
в [6]) изображена на рис. 2, конструкция показана на
рис. 3. Ящик АС 3 изготовлен из
дре-весно-стружечной плиты толщиной 20 мм,
обклеенной бумагой, имитирующей ценные породы
древесины. Сдвоенная головка 17 закреплена на
доске 10, среднечастотная (12) и высокочастотная (16)
головки — на передней стенке 4. Задняя стенка 15 —
съемная. Среднечастотная головка изолирована от
остального объема ящика боксом 13, изготовленным
из фанеры толщиной 10 мм и закрепленным на стенке 4
с помощью уголков 11 и шурупов. Туннель
фазоинвертора 14 внутренним диаметром 50 и длиной
100 мм склеен из четырех слоев электрокартона
толщиной 0,5 мм. В отверстии передней стенки 4 он
закреплен с помощью клея. Выходное отверстие
рупора сдвоенной головки 17 закрыто решеткой (дет.
1, 2), отверстия напротив средне- и высокочастотной
головок — соответственно выпуклыми
металлическими сетками 6 и 8 с кольцевыми
декоративными обрамлениями 5 и 7. Рамка 1 согнута
из полосы сечением 5X20 мм из алюминиевого сплава,
прутья 2 диаметром 4 мм изготовлены из
нержавеющей стали и вставлены на клею в
отверстия, просверленные с шагом 20 мм в верхней и
нижней сторонах рамки. Кольцевые обрамления
отверстий под остальные голов-вки, а также
отверстия под туннель фазоинвертора согнуты из
полосы сечением 5X10 мм из того же материала. Для
крепления обрамления сред-нечастотной головки 5
предусмотрены четыре шпильки с резьбой МЗ,
вставленные на клею в отверстия диаметром 3,2 и
глубиной 7 мм, просверленные в торце кольца со
стороны, обращенной к панели 4. До вырезания
отверстия под головку 12 в передней стенке по
наружному диаметру обрамления 5 с помощью
круго-реза с резцом [7] и стамеской необходимо
выбрать канавку шириной 20 и глубиной 2...3 мм. При
сборке вначале закрепляют головку 12, затем с
помощью проволочных скобок или гвоздей — сетку 6
и, наконец, устанавливают на место обрамление 5,
которое дополнительно прижимает сетку к панели 4.
Обрамление 7 высокочастотной головки 16
закрепляют в проточке передней панели клеем. Для
придания АС соответствующего вида наружные
торцы рамки 1 и обрамлений 5, 7 и 9 необходимо
отполировать до зеркального блеска, а их боковые
поверхности (как внутренние, так и наружные) —
окрасить черной краской. В такой же цвет следует
окрасить металлические сетки 6 и 8, внутренние
поверхности туннеля фазоинвертора, рупора
сдвоенной головки и всю площадь круга под сеткой
6, диффузородержатель нижней головки 6ГД-2,
обращенную к слушателю часть
диф-фузородержателя головки 12 и головки крепящих
ее винтов.
Катушки L1 и L2 разделительного фильтра намотаны проводом ПЭВ-2 1,3 на каркасах диаметром 35 и длиной 100 мм. Каждая из них содержит примерно по 460 витков (шесть слоев по 75—76 витков). Конденсаторы С1—СЗ — МБГП, МБГО и т. п. При монтаже АС следует обратить особое внимание на полярность подключения головок 6ГД-2, так как в случае ошибки возникнет акустическое короткое замыкание. Наружная головка — ВА1. Для улучшения демпфирования сдвоенной головки внутреннюю поверхность ящика АС можно обклеить или обить звукопоглощающим материалом. Возможна замена головок 6ГД-2 на 8ГД-1, 15ГД-11 — на 4ГД-8 или 5ГДШ-5-4, а 6ГД-13 — на ЗГД-2. Размеры ящика при такой замене сохраняются.
А. ЖУРЕНКОВ, г. Запорожье
ЛИТЕРАТУРА:
1. Журенков А, Сдвоенные динамические головки.— Радио, 1979, № 5, с. 48.
2. Проспект фирмы "Jamo". Цюрих, 1985,
3. Алдошмна И. А., Войшвил-ло А. Г, Высококачественные акустические системы и излучатели.— М : Радио и связь, 1985.
4. Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. Изд. 2-е, перераб. и доп.— М.: Энергия, 1976.
5. Жбанов В. Пути уменьшения габаритов акустических систем.— Радио, 1987, № ?, с. 29—31.
6. Райкин Л. Сначала достаньте низкочастотные динамики.— Изобретатель и рационализатор, 1985, № 7, с. 40.
7. Райкин Л. И коловорот, и кру-горез.— Изобретатель и рационализатор, 1986, № 2, с, 29.
Радио № 4, 1989 г.